DE2356217A1

DE2356217A1 - Verfahren und vorrichtung zum gratfreien ausstanzen von teilen

Info

Publication number: DE2356217A1
Application number: DE2356217A
Authority: DE
Inventors: Werter Carmeli
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-12-22
Filing date: 1973-11-10
Publication date: 1974-06-27
Also published as: FR2211300B1; FR2211300A1; GB1406397A; IT972789B; JPS5421029B2; US3878746A; JPS4989984A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum gratfreien Ausstanzen von Teilen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gratfreien Ausstanzen von Teilen. Bisher hat man zum Ausstanzen von Teilen im wesentlichen eine Stanzform und ein Stanzwerkzeug benutzt, das auf einer einfach wirkenden Stanzpresse befestigt war. Lie aabei ausgestanzten Teile hatten weder koplanare Hauptflächen, noch waren sie parallel zueinander und hatten seitliche Oberflächen, die sehr rauh waren und nicht senkrecht zu den Hauptflächen verliefen und Kröpfungen, deren Tiefe von der Härte des Materials abhing.

Solche Stanzteile, die für die Rohproduktion durchaus brauchbar sind, lassen sich für Feinstteile nicht ohne weitere Bearbeitung benutzen. Es ist an sich bekannt, zur Vermeidung der obengenannten Schwierigkeiten besondere Stanzvorrichtungen mit einer dreifach wirkenden Presse zu benutzen, um solche Teile fein auszustanzen.

Beim Feinstanzen kann man es jedoch nicht immer vermeiden, daß auf der Seite des Werkzeuges der ausgestanzten Teile Grate auftreten, so daß es erforderlich wird, die ausgestanzten Teile durch geeignete Verfahren, z.B. Sandstrahlen oder Trommeln, zu entgraten. Das ist kein großer Nachteil,'wenn die Stärke der

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ausgestanzten Teile diese Art von Entgratung ohne Verbiegung oder sonstige Beschädigung der Teile zuläßt. Sehr dünne Stanzteile kann man jedoch nicht trommeln oder sandstrahlen, da dadurch die Teile unvermeidbar wellig und zerstört werden. Anstatt mechanisch zu entgraten, kann man auch chemisch entgraten, doch dies ist unwirtschaftlich und teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es also, eine verbesserte Einrichtung und ein Verfahren zum Ausstanzen dünner, gratfreier Stanzstücke mit hoher Präzision zu schaffen, wobei die ausgestanzten Teile keiner weiteren Reinigung bedürfen. Dies soll insbesondere in einer dreifach wirkenden Stanzpresse zum Ausstanzen aünner Stanzteile hoher Oberflächengüte und hoher Präzision durchgeführt werden.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Äusführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 " eine teilweise Schnittansicht einer dreifach

wirkenden Presse gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines elastischen Bau

teils zur Verwendung in der Presse gemäß der Erfindung;

Fig. 3, 4 und 5 drei verschiedene Augenblicke im Ausstanzzyklus

gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Erfindung wird zwar anhand einer besonderen Ausführungsform beschrieben, ist jedoch keinesfalls auf diese spezifische Ausführungsform beschränkt.

In Figur 1 ist die Befestigungsvorrichtung 1 am Maschinenrahmen 2 befestigt und trägt die Stanzmatrize 3. Diese weist eine im wesentlichen flache, äußere Oberfläche 4 und eine Matrizenöff-

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nung 5 auf. Mit 6 ist allgemein eine Abstreifvorrichtung bezeichnet, axe aus dem Abstreifer 7, einem Flansch 8 und einer Arbeitsfläche 9 besteht. Der Abstreifer, dessen Querschnitt komplementär zur Matrizenöffnung 5 ist, liegt teilweise in dieser Öffnung und ist zwischen den Wänden dieser Matrizenöffnung 5 gleitend angeordnet. Der Flansch δ gleitet ebenfalls an den die Kammer 10 in eier Befestigungsvorrichtung 1 bildenden Wänden. Da der Durchmesser der Kammer 1O größer ist als der Durehmesser der Öffnung 5, beschränkt der Flansch die Abwärtsbewegung des Abstreifers. Die Abstreifvorrichtung 6 steht an der äußeren Oberfläche 4 der Form 3 über. Die Abstreifvorrichtung 6 wird durch einen hydraulischen Zylinder 11 über einen Stößel 12 betätigt.

Die Stützvorrichtung 13 wird von einer Grundplatte 14 getragen, die ihrerseits eine Halteplatte 15 trägt. Die Halteplatte 15 hat eine im wesentlichen flache äußere Oberfläche 16a, die eine Öffnung 17 besitzt, die den. gleichen Querschnitt wie die Matrizenöffnung 5 der Stanzmatrize aufweist und mit dieser ausgerichtet ist. ■ -

Die Grundplatte 14, die gleitend angeordnet ist, ist in senkrechter Richtung durch hydraulische Zylinder 18 bewegbar.

Das Stanzwerkzeug 19 besteht ganz allgemein aus einem Stanzstempel 20 mit Kopf 21 und einer Arbeitsfläche 22. Der Stanzstempel 20 hat einen zur öffnung 17 der Halteplatte 15 komplementären Querschnitt, in welche er teilweise eingebettet und durch die Seitenwänae dieser öffnung geführt ist.

Die Arbeitsfläche 22 des Stanzwerkzeuges ist, in der dargestellten Position, auf gleicher Höhe mit der äußeren Oberfläche der Halteplatte 15. Der Kopf 21 des Stanzwerkzeugs 19 hat kreisförmigen Querschnitt und ist durch die Seitenwände der Kammer 23 in der haltevorrichtung 13 gleitend geführt. Eine Platte 25 ist am unteren Ende aes Stanzstempels 21 befestigt und ist in Eingriff mit einem federnden Element, das die Platte 25 mit der Platte 26

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verbindet, die wiederum an einen Antriebsschlitten 24 angebracht ist, der unter Wirkung des Hauptmotors (nicht gezeigt) in senkrechter Richtung bewegbar ist.

£,in Querschnitt des elastischen oder federnd nachgiebigen Bauelements, das das Stanzwerkzeug mit dem Antriebsschlitten verbindet, ist in Figur 2 gezeigt.

Dieses elastische Bauelement besteht aus einer oberen Platte 25, die mit dem Stanzwerkzeug verbunden wird, einer unteren Platte 26, die am Antriebsschlitten 24 befestigt ist, einer Feder 27, Buchsen 28, Schrauben 29 und Unterlagsscheiben 30. Die obere Platte 25 besteht aus einem Hauptkörper 31 in der Mitte, einem mit Bohrungen 33 versehenen Flansch 32 und einem Element 34, das auf der Oberseite des Kauptkörpers 31 angeordnet ist und in eine Ausnehmung in dem Stanzwerkzeug eingreifen kann. Eine ringförmige Ausnehmung 35 ist in der unteren Oberfläche 36 der unteren Platte vorgesehen und liegt koaxial zu der Platte selbst.

Die untere Platte 26 ist mit Gewindebohrungen 37 versehen, die koaxial zu den Bohrungen 33 im Flansch 32 sind und der Aufnahme der Schrauben 29 dienen. Außerdem ist eine zentrale Gewindebohrung 4O vorgesehen, in die der Antriebsschlitten 24 mit einem Gewindebolzen einschraubbar ist.

Eine ringförmige Feder 27 ist in die ringförmige Ausnehmung 35 eingelegt und steht in Berührung sowohl mit der unteren Oberfläche 38 dieser Ausnehmung und der oberen Oberfläche 39 der unteren Platte 26. Die Buchsen 28 sind in die Bohrungen 33 des Flansches 32 eingesetzt und die Schrauben 29 mit den Unterlagsscheiben 30 befestigen diese Buchsen an der unteren Platte 26, so daß die obere Platte 25 in bezug auf die untere Platte hin- und hergehend bewegbar ist, wobei die obere Platte 25 durch die Buchsen 28 gleitbar gelagert ist.

Der Maximalabstand zwischen der unteren Platte 26 und der oberen ^IT972001 409826/0279

Platte 25 wird durch die Länge der Buchsen 28 bestimmt. Die Betriebsweise zum Herstellen gratfreier, dünner, ausgestanzter Teile durch eine erfindungsgemäß aufgebaute Presse wird nunmehr anhand" der Figuren 3, 4 und 5 näher beschrieben.

Zu diesem Zweck ist eine dreifach wirkende Presse erforderlich. Die drei Arbeitsgänge der Maschine betätigen jeweils den Abstreifer 6a, die Halteplatte 15a und das Stanzwerkzeug 19a und die Größe und Phase dieser drei Bewegungen müssen so einjustiert werden, daß die folgenden Bedingungen eingehalten werden:

1. Die Wirkung (Kraft) des Abstreifers muß ausreichend sein, um die Formänderungsarbeit des auszustanzenden Materials zu überwinden sowie die durch die Feder 27a ausgeübte Kraft.

2. Die Wirkung der Halteplatte 15a muß größer.sein als die Wirkung des Abstreifers 6a.

3. Die Wirkung des Stanzwerkzeuges 19a muß ausreichend groß sein, um die Stanzbelastung des auszustanzenden Materials plus der Wirkung der Halteplatte 15a und des Abstreifers 6a zu überwinden.

Der Maschinenzyklus läßt sich in drei Unterzyklen unterteilen, die im folgenden mit erstem Hub, zweitem Hub, Auswerfen und Rückstellen bezeichnet werden sollen. Diese drei Unterzyklen werden nun kurz definiert und anschließend im einzelnen beschrieben. Der erste Uhterzyklus, erster Hub, beginnt beim Anlaufen der Maschine. Die Maschine ist in Figur 3 in ihrer Ruhelage dargestellt. Während des ersten Hubes wirkt der Abstreifer 6a als . Stanzwerkzeug und die Halteplatte 15a wirkt als Matrize, während das Stanzwerkzeug 19a zum Halten des Stanzteiles dient und dem auszustanzenden Werkstück unmittelbar folgt. Dies ist ein Stanzhub im Gegensatz zu dem üblichen Hub und die teilweise Stanztiefe auf der Stanzseite ist gleich dem ursprünglichen Abstand

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zwischen den beiden Platten 25 und 26.

Der zweite Unterzyklus, der zweite hub, beginnt, wenn aas Stanzwerkzeug 19b äie Feder 27b des elastischen Bauelements maximal zusammengepreßt hat und eine starre Verbindung zwischen dem Stanzwerkzeug 19b und dem Antriebsschlitten 24b hergestellt hat.

Durch die starre Verbindung wirkt der Antriebsschlitten 24b unmittelbar auf das Stanzwerkzeug 19b ein, das in das auszustanzende Material eindringt und dabei entgegengesetztgerichtete Wirkungen des Abstreifers 6b und der Halteplatte 15b überwindet. Dies ist der eigentliche Ausstanzhub, während dessen das Material in die Matrize 3b hineingepreßt und vollständig ausgestanzt wird. Der dritte Unterzyklus, der mit Auswerfen und Rückstellen bezeichnet wurde, beginnt, wenn das Stanzwerkzeug 19b und der Antriebsschlitten 24b ihre Bewegungsrichtung umkehren. Während dieses Unterzyklus wird das ausgestanzte Stanzteil ausgeworfen und die Maschine in ihre Ausgangsposition zurückgestellt.

Die drei zuvor kurz dargelegten Unterzyklen sollen nunmehr im einzelnen beschrieben werden. Die Maschine ist in Figur 3 in ihrer Ausgangsposition dargestellt. Die Arbeitsfläche 22a schließt mit der gleichen Ebene ab wie die äußere Oberfläche 16a der Halteplatte. Das elastische 3auteil 27a weist seine größte Ausdehnung auf, wie sie mit der Einstellung des elastischen Bauteils verträglich ist. Diese Einstellung bestimmt die Tiefe des Teilstanzens auf der Stanzseite. Die Verbindung zwischen dem Antriebsschlitten 24a und 19a ist daher elastisch. Der hydraulische Zylinder 11a betätigt den Abstreifer 6a über den Stößel 12a. Diese Wirkung reicht aus, um die Formänderungsarbeit des auszustanzenden Materials sowie die durch die Feder 27a auf das Stanzwerkzeug 19a ausgeübte Kraft zu überwinden. Der Druck im hydraulischen Zylinder 18a reicht aus, um das Gewicht der Grundplatte 14a, der Befestigungseinrichtung 13a und der Halteplatte 15a zu tragen.

Beim Einschalten der Maschine beginnt der Antriebsschlitten 24ä, ^IT972001 409826/0279

angetrieben durch den Hauptmotor, über einen Doppe lkippinechani smus (nicht gezeigt) sich nach oben zu bewegen. Da der Druck im Zylinder 1öa ausreicht, um das Gewicht der Grundplatte 14a und der dadurch getragenen Vorrichtung zu unterstützen, so folgen Grund- ^: platte 14a, Befestigungsvorrichtung 13a und Halteplatte 15a der Bewegung des Antriebsschlittens 24a. Da in gleicher Weise das .elastische Bauelement 27a das Gewicht des Stanzwerkzeuges 19a tragen kann, folgt das Stanzwerkzeug 19a der Aufwärtsbewegung"des /mtriebsEChlittens. Daher bewegt sich der Antriebsschlitten 24a, die Halteplatte 15a und das Stanzwerkzeug 19a.nach oben und behalten ihre gegenseitige Lage wie in der Ruhelage bei. Wenn die Halteplatte 15a mit ihrer äußeren Oberfläche 16a das auszustanzende Material berührt, dann wird die Wirkung des Antriebsschlittens 24a auf dieses Material übertragen, das daher nach oben gedrückt und gegen die äußere Oberfläche 4a der Matrize 3a gepreßt und gegen die /arbeitsfläche 9a des Abstreifers 6a angedrückt wird, der aus der Matrize 3a herausragt. Wenn die obere Oberfläche des auszustanzenden Materials die Arbeitsfläche 9a des · Abstreifers 6a berührt, reicht die Kraft des hydraulischen Zylinders 18a auf die Basis 14a und damit auf die Halteplatte 15a aus, um die Wirkung des Abstreifers 6a zu überwinden. Die durch das elastische Element 27a auf das Stanzwerkzeug 19a ausgeübte Kraft reicht nicht aus, um die auf den Abstreifer 6a zur Einwirkung kommende Kraft zu überwinden. Daher bewegt sich die Halteplatte 15a weiter nach oben und schiebt den Teil des auszustanzenden Materials, der nicht gegenüber der Arbeitsfläche 9a des Abstreifers 6a liegt, weiter nach oben, während der Teil des Materials, der an der Arbeitsfläche 9a des Abstreifers 6a anliegt, angehalten und in die Öffnung 17a der Halteplatte 15a hineingepreßt wird. Unter der Wirkung des Abstreifers 6a, der das Material in die öffnung 17a der Halteplatte 15a hineindrückt, weicht das Stanzwerkzeug 19a in bezug auf die Halteplatte 15a zurück und folgt unter Druck dem Material, während es teilweise ausgestanzt wird, so daß dadurch vermieden wird, daß sich das Material verbiegt und dabei die echten Abmessungen des so eingedrückten ömfanges verändert. Da der Antriebsschlitten 24a seine Aufwärtsbe-

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wegung fortsetzt und das Stanzwerkzeug 19a stillsteht, wird das elastische Bauelement der Feder 27a zusammengedrückt.

Wenn die Halteplatte 15a aas außerhalb des auszustanzenden Teils liegende Material gegen die äußere Oberfläche 4a eier Matrize 3a angepreßt hat, ist der erste Unterzyklus, d.h. der erste Arbeitshub, beendet. Das der Arbeitsfläche des Abstreifers gegenüberliegende Material ist dabei für eine ausreichende Tiefe in die üffnung der Halteplatte hineingepreßt worden, welche im wesentlichen dem ursprünglichen Abstand zv/ischen den Platten 25 und 26 des elastischen Bauelementes entspricht. Da dieser Abstand kleiner als die Stärke des auszustanzenden Materials ist, ist das Material auf der Seite aes Stanzwerkzeuges nur teilweise gestanzt und die Kanten des zum Teil ausgestanzten Teils sind abgerunaet. Wie aus Figur 4 zu ersehen, ist die Feder 27b des elastischen Bauelements vollständig zusammengepreßt und die Platten 25b und 26b aes elastischen Bauelements berühren einander. Das Stanzwerkzeug 19b und der Antriebsschlitten 24b sind nunmehr starr miteinander verbunden una der zweite Unterzyklus, d.h. der zweite Arbeitshub, beginnt.

üa der Antriebsschlitten 24b seine Bewegungen nach oben fortsetzt, wird das Stanzv/erkzeug 19b nach oben gearückt und, da die halteplatte 15b fest steht, tritt das Stanzwerkzeug aurch die Öffnung 17b aer Halteplatte 15b hindurch und aus dieser heraus. Die auf aen Abstreifer 6b einwirkende Kraft reicht nicht aus, um die Kraft des Antriebsschlittens 24b aufzunehmen, so daß das Stanzwerkzeug 19b das zum Teil ausgestanzte Teil aus der Öffnung 17b der Halteplatte 15b herausdrückt und gegen die Wirkung des Abstreifers 6b dieses Teil in die üffnung 5b der Matrize 3b hineinpreßt, worauf das Teil nunmehr auf der Matrizenseite ausgestanzt wird. Die Maschine ist derart voreingestellt, daß das Stück vollständig ausgestanzt ist, bevor das Stanzv/erkzeug 19b in die üffnung 5L der Matrize 3b eindringt, so daß dann, wenn die Arbeitsfläche 22b des Stanzwerkzeuges 19b in der gleichen Ebene mit der Oberfläche 4b der Matrize 3b liegt, die Aufwärtsbewegung des Stanzwerkzeuges

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19b und des Antriebsschlittens 24b ihre Richtung umkehren, so daß der Rücklaufhub beginnt.

Um die Trennung des Materials von der äußeren Oberfläche 4c (Fig. 5) der Matrize 3c zu erleichtern, wird der Druck zuvor im Zylinder 11c, der auf den Abstreifer 6c einwirkt, und der Druck im Zylinder 18c, der auf die Halteplatte 15c einwirkt, für eine kurze Zeit unterbrochen. Das Stanzwerkzeug 19c bewegt sich nach unten und der auf die Halteplatte 15c einwirkende Druck wird weggenommen, das Stanzwerkzeug 19c setzt seine Abwärtsbewegung fort und kommt aus dem ausgestanzten Material heraus. Bevor das Stanzwerkzeug 19c das Ende des Rücklaufhubes erreicht, wird auch der auf den Abstreifer 6c einwirkende Druck weggenommen. Das Material wird in eine andere Arbeitspostion vorgeschoben und Druckluft bläst das ausgestanzte Stanzteil heraus. Wenn das Stanzwerkzeug das Ende des Rücklaufhubes erreicht hat, ist der Maschinenzyklus abgelaufen und es kann ein neuer Arbeitszyklus beginnen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum gratfreien Ausstanzen von Teilen auf einer Stanzpresse, die eine Matrize, ein Stanzwerkzeug und einen Abstreifer sowie Antriebsmittel für diese Teile aufweist, mit einer Halteplatte, die der Matrize mit aus dieser herausragendem Abstreifer gegenüberliegt, und einem Stanzstempel, der in der Halteplatte gleitend gelagert ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte :

Einlegen des auszustanzenden Materials und Betätigen ues Abstreifers mit einer Kraft, die größer ist als die Formänderungsarbeit des Materials und die auf das Stanzwerkzeug einwirkende Kraft.

Betätigen der Halteplatte derart, aaß das außerhalb des ümfanges des auszustanzenden Teils liegende Material gegen den Flansch der Matrize gepreßt wird, so daß das den Abstreifer berührende Material teilweise in die Öffnung der Halteplatte gegen die auf das Stanzwerkzeug einwirkende Kraft hineingedrängt wird, wodurch das Teil vorgestanzt wird.

Betätigen des Stanzwerkzeuges mit einer Kraft, aie stärker ist als die Abscherkraft des auszustanzenden Materials und die auf den Abstreifer einwirkende Kraft, so daß das vorgestanzte Material unter Einwirkung der auf das Stanz werkzeug einwirkenden Kraft und gegen die auf den Abstreifer einwirkende Kraft aus der öffnung der Halteplatte ausgestoßen und in die öffnung der Matrize hineingepreßt wird, bis das Teil vollständig ausgestanzt ist

und Auswerfen sowie Rückführen der Maschine in ihre Aus gangsstellung in an sich bekannter Weise.

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2. Stanzpresse zum Durchführen eines Verfahrens zum gratfreien Ausstanzen von Teilen nach Anspruch ϊ, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halteplatte (15) eine mit der Öffnung (5) des Stanzwerkzeuges (6) ausgerichtete Öffnung (17) gleicher Abmessungen aufweist, daß innerhalb dieser Öffnung (17) der Halteplatte (15) ein Stanzstempel (20) gleitend angeordnet ist, der mit einem Antriebsschlitten (24) verbunden ist, und daß die Verbindung zwischen Stanzstempel und Antriebsschlitten aus einer federnd nachgiebigen Vorrichtung (Fig. 2) besteht, die ein begrenztes Eindringen des Stanzstempels in die Öffnung der Halteplatte während eines ersten Teils des Arbeitshubes gestattet, um für einen- zweiten Teil eines Arbeitshubes zwischen Antriebsschlitten und Stempel eine starre Verbindung zu bilden,

■ und daß für eine Dreifachwirkung der Stanzpresse Antriebsmittel für den Abstreifer, für die Halteplatte und für den Antriebsschlitten vorgesehen sind.
3. -,. Stanzpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Verbindung zwischen Stanzwerkzeug (19) und Antriebsschlitten (24) im wesentlichen aus einer ersten an dem Stanzwerkzeug befestigten Platte (25), einer zweiten mit dem Antr ieb s schütten (24) verbundenen Platte (26) und einer zwischen diesen Platten liegenden teilweise in eine der Platten eingelassenen Feder (27) sowie beide Platten mit Spiel miteinander verbindenden Mitteln (28, 29, 30) besteht.
4. Stanzpresse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifvorrichtung (6) durch eine hydraulisch betriebene Antriebsvorrichtung (11, 12), die Halteplatte

(15) durch eine hydraulisch wirkende Antriebsvorrichtung (18) und der Antriebs schütten (24) durch eine mechanisch wirkende Vorrichtung antreibbar sind.
5. Stanzpresse nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Abstreifer über die äußere Oberfläche der Matrize (3) um eine Strecke herausragt, die kleiner ist als die Stärke des auszustanzenden Materials.

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